傳感器與檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ) 11

主要內(nèi)容:光柵傳感器編碼器感應(yīng)同步器概述數(shù)字式傳感器能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換為數(shù)字量，這樣就不需要A/D轉(zhuǎn)換，直接用數(shù)字顯示。與模擬傳感器相比有以下優(yōu)點：測量精度和分辨率高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，便于與微機接口，適宜遠距離傳輸

光柵傳感器主要用于長度和角度的精密測量以及數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測等，在坐標儀和數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。長光柵用于長度或直線位移的測量，刻線相互平行；圓光柵用來測量角度或角位移，在圓盤玻璃上刻線；11.1光柵式傳感器

1.計量光柵的種類

光柵按照工作原理和用途，可分為物理光柵和計量光柵。物理光柵利用光柵的衍射現(xiàn)象，主要用于光譜分析和光波波長的檢驗。計量光柵利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象，主要用于線位移和角位移的檢測。光柵放大圖

結(jié)構(gòu)：明暗相間、等間距分布的細小條紋a+b=w稱為光柵的柵距，也稱光柵常數(shù)。11.1光柵式傳感器

1.計量光柵的種類11.1光柵式傳感器2.莫爾條紋

莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應(yīng)形成的。11.1光柵式傳感器2.莫爾條紋

如果兩個光柵柵距相等，W=0.02mm，其夾角θ=0.1°，莫爾條紋的寬度B=11.43㎜，那么莫爾條紋的放大倍數(shù)K=？

莫爾條紋測位移具有以下三個方面的特點：位移放大作用

運動對應(yīng)關(guān)系誤差平均效應(yīng)11.1光柵式傳感器

3.光柵傳感器（原理）

光柵傳感器作為一個完整的測量裝置包括光柵讀數(shù)頭、光柵數(shù)顯表兩大部分。光柵讀數(shù)頭利用光柵原理把輸入量（位移量）轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的電信號；光柵數(shù)顯表實現(xiàn)細分、辯相和顯示功能。11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器光柵讀數(shù)頭光柵傳感器構(gòu)成原理

可分為整形放大電路、細分電路、辯相電路及數(shù)字顯示電路。相距B/4放置2個光電元件(見p199)

11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器光柵數(shù)顯表分辨率的大小？如何提高分辨率11.1光柵式傳感器

3.光柵傳感器光柵數(shù)顯表辨向電路原理框圖辨向電路各點波形

四倍頻細分電路原理框圖11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器

細分與末分比較11.2編碼器

將機械轉(zhuǎn)動的模擬量（位移）轉(zhuǎn)換以數(shù)字代碼形式表示的電信號，具有高精度、高分辨率和高可靠性被廣泛用于各種位移的測量。編碼器可分為脈沖盤式（增量編碼器）和碼盤式（絕對編碼器）編碼器脈沖盤式（增量編碼器）碼盤式（絕對編碼器）接觸式編碼器電磁式編碼器光電式編碼器11.2編碼器（光電式）

分辨率的大??？有時會產(chǎn)生粗大誤差，為什么？

采用二進制編碼，任何微小的制作誤差，都可能造成讀數(shù)的粗大誤差。為了消除誤差可以采用循環(huán)碼來代替二進制碼。十進制數(shù)二進制碼循環(huán)碼十進制數(shù)二進制碼循環(huán)碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000

11.2編碼器（光電式）它有以下特點:①n位循環(huán)碼碼盤,具有2n種不同編碼,最小角度分辨力為θ1=360°/2n.②循環(huán)碼碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時,編碼中只有一位發(fā)生變化.因此不會產(chǎn)生粗誤差,即可以把誤差控制在±1個字之內(nèi);③循環(huán)碼為無權(quán)碼,沒有累積誤差如果想將精度作的很高，需要采用雙盤編碼器11.2編碼器（光電式）11.3感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器是利用兩個平面型印刷電路繞組的互感隨相對位置不同而變化的原理，將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換成電信號。這類繞組類似變壓器的原邊繞組和副邊繞組，所以又稱為平面變壓器。

感應(yīng)同步器可分為直線型和旋轉(zhuǎn)型，分別用于直線位移和角位移的測量。

V2

定尺

滑尺

正弦繞組

Vs

Vc

余弦繞組

11.3.1感應(yīng)同步器（長感應(yīng)同步器）11.3.1感應(yīng)同步器（圓感應(yīng)同步器）11.3.2信號的處理方式信號的處理方式可分為鑒相和鑒頻(鑒相方式)

劃尺的正余弦在空間位置上錯開1/4標尺的節(jié)距，激勵時加上等幅等頻，相位差為900的交流電壓，即分別以sinwt和coswt來激勵，根據(jù)感應(yīng)電勢的相位來鑒別位移量，故叫做鑒相型。當(dāng)正弦繞組單獨激勵時，激勵電壓，感應(yīng)電勢為當(dāng)正弦繞組單獨激勵時，激勵電壓，感應(yīng)電勢為根據(jù)疊加原理可以得到總的感應(yīng)其中

11.3.2信號的處理方式11.3.2信號的處理方式（鑒幅方式）當(dāng)正弦繞組單獨激勵時，激勵電壓，感應(yīng)電勢為當(dāng)正弦繞組單獨激勵時，激勵電壓，感應(yīng)電勢為根據(jù)疊加原理可以得到總的感應(yīng)

滑尺定尺機床

Vs